بررسی کارایی پراکسید هیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر در حذف رنگ Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک

دسته: بهداشت محیط

فرمت فایل: docx

حجم فایل: 3756 کیلوبایت

تعداد صفحات فایل: 100

پایان نامه کارشناسی ارشد

بررسی کارایی پراکسید هیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر در حذف رنگ Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک

*همراه با رفرنس پایان نامه و فایل پاورپوینت با عنوان پایان نامه

چکیده

زمینه و هدف: رنگها مواد آلی، با ساختار پیچیده، غالبا سمی، سرطانزا، جهش زا، غیرقابل تجزیه بیولوژیکی و پایدار در محیط زیست می باشند و چنانچه بدون تصفیه وارد محیط زیست شوند باعث به خطر انداختن محیط زیست و سلامت انسان می شوند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی دو فرآیند پراکسیدهیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی در حذف رنگ Acid Red 18 از محیط های آبی است.

روش کار: ا ین مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. در این مطالعه کارایی پراکسیدهیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی در حذف رنگ Acid Red 18 ازیک محلول سنتتیک بررسی شد. هم چنین اثرpH محلول، غلظت رنگ، پراکسیدهیدروژن، غلظت نانو ذرات آهن صفر ظرفیتیی و زمان تماس در کارایی عمل رنگ زدایی مورد بررسی قرار گرفت.

یافته ها: نتایج آزمایشات نشان داد که فرآیند ترکیبی پودرآهن-پراکسید هیدروژن، نسبت به پراکسیدهیدروژن تنها از قدرت رنگبری بالایی برخوردار است. در 3=pH، زمان تماس 80 دقیقه، پراکسید هیدروژن 200 میلی مول، غلظت رنگ 50 میلی گرم در لیتر و غلظت نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی 2 گرم در لیتر، حذف رنگ در حدود 98 درصد بوده است. برای پراکسیدهیدروژن تنها با زمان تماس 80 دقیقه، 3=pH و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول، راندمان حذف 34 درصد مشاهده شده است.

نتیجه گیری: با توجه به نتایج آزمایش ها، استفاده از پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی کارایی مناسبی در حذف رنگ Acid Red 18 از گروه رنگ های آزو، دارد.

کلمات کلیدی: نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی، پراکسیدهیدروژن، Acid Red 18، حذف رنگ

فهرست مطالب

فصل نخست…1

1-1- مقدمه…2

1-2- طبقه بندی رنگ ها …4

1-2-1- رنگ های اسیدی…7

1-2-2- رنگ های راکتیو…7

1-2-3- رنگ های کمپلکس فلزی …8

1-2-4- رنگ های مستقیم…9

1-2-5- رنگ های بازی…9

1-2-6- رنگ های دندانه ای…10

1-2-7- رنگ های پخش شونده…10

1-2-8- رنگ های خمره ای…10

1-2-9- رنگ های آزو…10

1-2-10- رنگ های گوگردی…11

1-3- مشکلات ناشی از وجود رنگ در پساب…12

1-4- تاریخچه نانو فناوری…14

1-5- خواص مواد نانومتری…16

1-6- ساختار و نحوه عملکرد ذرات نانو در محیط متخلخل…18

1-7- نحوه عملکرد ذرات نانو با آلاینده ها…18

فصل دوم: پیشینه و روش ها…20

2-1- روش ها حذف رنگ…21

2-1-1- عملیات تصفیه فیزیکی…21

2-1-2- فرآیندهای تصفیه شیمیایی…21

فهرست مطالب

فصل نخست…1

1-3- مقدمه…2

1-4- طبقه بندی رنگ ها …4

1-2-1- رنگ های اسیدی…7

1-2-2- رنگ های راکتیو…7

1-2-3- رنگ های کمپلکس فلزی …8

1-2-4- رنگ های مستقیم…9

1-2-5- رنگ های بازی…9

1-2-6- رنگ های دندانه ای…10

1-2-7- رنگ های پخش شونده…10

1-2-8- رنگ های خمره ای…10

1-2-9- رنگ های آزو…10

1-2-10- رنگ های گوگردی…11

1-3- مشکلات ناشی از وجود رنگ در پساب…12

1-8- تاریخچه نانو فناوری…14

1-9- خواص مواد نانومتری…16

1-10- ساختار و نحوه عملکرد ذرات نانو در محیط متخلخل…18

1-11- نحوه عملکرد ذرات نانو با آلاینده ها…18

فصل دوم: پیشینه و روش ها…20

2-1- روش ها حذف رنگ…21

2-1-1- عملیات تصفیه فیزیکی…21

2-1-2- فرآیندهای تصفیه شیمیایی…21

2-1-3- فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی…21

2-2- مقایسه روش های مختلف حذف رنگ…21

2-3- انواع تصفیه…24

2-3-1- جذب…24

2-3-2- تصفیه بیولوژیکی…24

2-3-3- روش های الکتروشیمیایی…25

2-3-4- ازن زنی…25

2-3-5- فرآیند فنتون…26

2-3-6- اکسیداسیون پیشرفته…27

2-4- مکانیسم واکنش نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی با رنگ…28

2-5- مروری بر مطالعات پیشین در مورد حذف رنگ Acid Red 18 و رنگ های دیگر…29

فصل سوم: مواد، دستگاه ها و روش اندازه گیری…31

3-1- دستگاه آزمایشی…32

3-2- مواد و وسایل مورد نیاز…37

3-3- تعیین مشخصات رنگ آزوی Acid Red 18 …39

3-4- روش انجام تحقیق…40

3-5- طراحی آزمایش…43

فصل چهارم: نتایج…45

4-1- نتایج کلی آزمایش ها با پراکسیدهیدروژن تنها…46

4-2- نتایج کلی آزمایش ها با پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی (Fe0/H2O2)…56

4-3- نتایج متغییرهای بهینه آزمایش با پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی (Fe0/H2O2)…68

4-3-1- اثر pH محلول…68

4-3-2- اثر زمان تماس…69

4-3-3- اثر غلظت اولیه رنگ…70

4-3-4- اثر پراکسید هیدروژن تنها در غلطت های مختلف، همراه با سایر پارامترهای بهینه(H2O2)…71

4-3-5- تاثیر NZVI در غلظت های مختلف همراه با پراکسید هیدروژن و سایر پارامترهای بهینه…72

4-4- نتایج آزمایش ها با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها همراه با سایر پارامترهای بهینه(H2O2)…73

4-4-1- اثر pH محلول…73

4-4-2- اثر زمان تماس…74

4-4-3- اثر غلظت اولیه رنگ…75

4-3- مقایسه کارایی پراکسید هیدروژن و نانو ذرات آهن صفر – پراکسیدهیدروژن در حذف

Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک…76

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها…78

5-1- بحث…79

5-2- نتیجه گیری…81

5-3- پیشنهادها:…82

5-3-1- پیشنهادات اجرایی…82

5-3-2- پیشنهادات پژوهشی…83

فهرست مراجع…84

فهرست جداول:

جدول (1-1): طبقه بندی رنگ ها از نظر کاربرد…5

جدول (2-1): کارایی فرایندهای مهم تصفیه در حذف رنگ…23

جدول (3-1): مواد و وسایل مورد استفاده…37

جدول (3-2): مشخصات رنگ آزوی Acid Red 18…39

جدول (4-1): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 24 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…46

جدول (4-2): جدول4-2: درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 90 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…46

جدول (4-3): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 140 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…47

جدول (4-4): جدول4-4: درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…47

جدول (4-5): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 300 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…48

جدول (4-6): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 24 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…48

جدول (4-7): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 90 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…49

جدول (4-8): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 140 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…49

جدول (4-9): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…50

جدول (4-10): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 300 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…50

جدول (4-11): در صد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 24 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…51

جدول (4-12): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 90 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…51

جدول (4-13): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 140 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…52

جدول (4-14): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…52

جدول (4-15): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 300 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…53

جدول (4-16): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 24 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…53

جدول (4-17): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 90 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…54

جدول (4-18): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 140 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…54

جدول (4-19): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…55

جدول (4-20): درصد حذف رنگ با فرآیند پراکسید هیدروژن تنها (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 300 میلی مول در زمان و pH های مختلف)…55

جدول (4-21): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 5/0 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…56

جدول (4-22): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 1 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…56

جدول (4-23): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…57

جدول (4-24): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 3 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…57

جدول (4-25): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 25 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 4 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…58

جدول (4-26): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 5/0 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…58

جدول (4-27): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 1 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…59

جدول (4-28): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…59

جدول (4-29): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 3 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…60

جدول (4-30): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 4 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…60

جدول (4-31): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 5/0 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…61

جدول (4-32): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 1 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…61

جدول (4-33): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…62

جدول (4-34): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 3 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…62

جدول (4-35): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 75 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 4 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…63

جدول (4-36): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 5/0 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…63

جدول (4-37): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 1 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…64

جدول (4-38): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…64

جدول (4-39): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 3 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…65

جدول (4-40): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 100 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 200 میلی مول و NZVI 4 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…65

جدول (4-41): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 24 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…66

جدول (4-42): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 90 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…66

جدول (4-43): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 140 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…67

جدول (4-43): درصد حذف Acid Red 18 با فرآیند پراکسید هیدروژن- NZVI (غلظت 50 میلی گرم در لیتر Acid Red 18 و پراکسید هیدروژن 300 میلی مول و NZVI 2 گرم در لیتر در زمان و pH های مختلف)…67

فهرست شکل­ها

شکل (1-1): مهمترین گروه های عامل رنگ…7

شکل (3-1): دستگاه آزمایشی مورد استفاده…36

شکل (3-2): ساختار شیمیایی رنگ Acid Red 18 …39

شکل (3-3): تصویر نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی با میکروسکوپ الکترونی (TEM)…41

شکل (3-4): منحنی کالیبراسیون جهت اندازه گیری غلظت محلول رنگی Acid Red 18…42

شکل (3-5): مجموعه آزمایشگاهی و روش انجام آزمایشات اکسیداسیون Acid Red 18 توسط H2O2 و H2O2/Fe0…44

فصل چهارم نتایج: …45

شکل (4-1): نمودار تأثیر pH بر کارایی فرآیند (Fe0/H2O2)…68

شکل (4-2): نمودار تأثیر زمان تماس برکارایی فرآیند (Fe0/H2O2)…69

شکل (4-3): نمودار تأثیر غلظت اولیه رنگ بر کارایی فرآیند (Fe0/H2O2)…70

شکل (4-4): نمودار تاثیر پراکسید هیدروژن تنها در غلظت های مختلف، همراه با سایر پارامترهای بهینه(H2O2)…71

شکل (4-5): نمودار تاثیر NZVI در غلظت های مختلف همراه با پراکسید هیدروژن و سایر پارامترهای بهینه…72

شکل (4-6): نمودار تأثیر pH بر کارایی فرآیند (H2O2 تنها)…73

شکل (4-7): نمودار تأثیر زمان تماس برکارایی فرآیند (H2O2 تنها)…74

شکل (4-8): نمودار تأثیر غلظت اولیه رنگ بر کارایی فرآیند (H2O2 تنها)…75

شکل (4-9): نمودار مقایسه تأثیر NZVI بر کارایی فرآیند (Fe0/H2O2)…76

شکل (4-10): نمودار مقایسه تأثیر غلظت اولیه پراکسیدهیدروژن تنها و Fe0/H2O2 بر کارایی فرآیند…76

عبارات کلیدی

  • بررسی کارایی پراکسید هیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر در حذف رنگ Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک
  • پایان نامه کارشناسی ارشد
  • بررسی کارایی پراکسید هیدروژن و پراکسید هیدروژن – نانو ذرات آهن صفر در حذف رنگ Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک
  • بررسی کارایی پراکسید هیدروژن و پراکسید هیدروژن
  • نانو ذرات آهن صفر در حذف رنگ Acid Red 18 از فاضلاب سنتتیک